Spring为什么要使用三级缓存解决循环依赖问题

我们都知道Spring为了解决循环依赖使用了三级缓存

Spring三级缓存

一级缓存singletonObjects

用于保存BeanName和创建bean实例之间的关系,beanName -> bean instance

private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap(256);

二级缓存earlySingletonObjects

保存提前曝光的单例bean对象

private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);

三级缓存singletonFactories

保存beanName和创建bean实例之间的关系,与singletonObjects不同的地方在于，当一个单例bean被放到这里面后，bean在创建过程中，可以通过getBean方法获取到,目的是用来检测循环引用

private final Map<String, Object> singletonFactories = new HashMap(16);

在创建bean的时候，首先从缓存中获取单例的bean，这个缓存就是singletonObjects，如果获取不到且bean正在创建中，就再从earlySingletonObjects中获取，如果还是获取不到且允许从singletonFactories中通过getObject拿到对象，就从singletonFactories中获取，如果获取到了就存入earlySingletonObjects并从singletonFactories中移除。

为什么要使用三级缓存?

一级缓存

首先我们看看一级缓存行不行，如果只留第一级缓存，那么单例的Bean都存在singletonObjects 中，Spring循环依赖主要基于Java引用传递，当获取到对象时，对象的field或者属性可以延后设置，理论上可以，但是如果延后设置出了问题，就会导致完整的Bean和不完整的Bean都在一级缓存中，这个引用时就有空指针的可能，所以一级缓存不行，至少要有singletonObjects 和earlySingletonObjects 两级。

两级缓存

那么我们再看看两级缓存行不行

现在有A的field或者setter依赖B的实例对象，同时B的field或者setter依赖了A的实例，A首先开始创建，并将自己暴露到 earlySingletonObjects 中，开始填充属性，此时发现自己依赖B的属性，尝试去get(B)，发现B还没有被创建，所以开始创建B，在进行属性填充时初始化A，就从earlySingletonObjects 中获取到了实例化但没有任何属性的A，B拿到A后完成了初始化阶段，将自己放到singletonObjects中,此时返回A，A拿到B的对象继续完成初始化，完成后将自己放到singletonObjects中，由A与B中所表示的A的属性地址是一样的，所以A的属性填充完后，B也获取了A的属性，这样就解决了循环的问题。

似乎完美解决，如果就这么使用的话也没什么问题，但是再加上AOP情况就不同了，被AOP增强的Bean会在初始化后代理成为一个新的对象，也就是说：

如果有AOP，A依赖于B，B依赖于A，A实例化完成暴露出去，开始注入属性，发现引用B，B开始实例化，使用A暴露的对象，初始化完成后封装成代理对象，A再将代理后的B注入，再做代理，那么代理A中的B就是代理后的B，但是代理后的B中的A是没用代理的A。

显然这是不对的，所以在Spring中存在第三级缓存，在创建对象时判断是否是单例，允许循环依赖，正在创建中，就将其从earlySingletonObjects中移除掉，并在singletonFactories放入新的对象，这样后续再查询beanName时会走到singletonFactory.getObject()，其中就会去调用各个beanPostProcessor的getEarlyBeanReference方法，返回的对象就是代理后的对象。

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory
        implements AutowireCapableBeanFactory {    
    
        // Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
        // even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
        boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
                isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
        if (earlySingletonExposure) {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
                        "' to allow for resolving potential circular references");
            }
            addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
        }

     /**
     * Add the given singleton factory for building the specified singleton
     * if necessary.
     * <p>To be called for eager registration of singletons, e.g. to be able to
     * resolve circular references.
     * @param beanName the name of the bean
     * @param singletonFactory the factory for the singleton object
     */
    protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
        Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
        synchronized (this.singletonObjects) {
            if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
                this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
                this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
                this.registeredSingletons.add(beanName);
            }
        }
    }